基于CPS协同的微系统电源信号完整性设计

裸芯片die、硅通孔TSV(Through Silicon Via)硅转接板、高温共烧陶瓷HTCC(High Temperature Co-fired Ceramics)管壳等多材质多基板立体堆叠和高密度集成的微系统封装,因空间极度有限、跨尺度立体转换的失配、电磁效应的耦合,低电压大电流电源的电源分布网络PDN(Power Distribution Network)和GHz高速信号的通道设计成为难题。贴合微系统封装尺度越来越接近芯片尺度的特点,以及微系统模块的系统应用需求,研究了基于芯片、封装、系统CPS(Chip-Package-System)协同设计仿真的方法。针对核心电源PDN的设计,采用芯片功耗模型CPM(Chip Power Model),结合TSV硅基板、HTCC管壳、PCB三级去耦电容网络的布放和协同优化,有效降低了电源纹波,保证了电源完整性。针对高速信号通道设计,基于电磁场和电路结合的仿真,将芯片电特性配置与封装互连的拓扑匹配协同优化,封装与板级应用协同优化,保证了信号完整性,且不对封装版图和工艺提出严苛要求。     

基于仿真计算的辐射源信号生成方法研究

为提高复杂电磁环境中辐射源信号的生成效率和逼真度,提出了一种基于仿真软件驱动实际信号生成的辐射源信号产生方法.首先,通过M atlab仿真计算得到任意辐射源信号(以辐射源信号中的LFM信号为例);其次,利用LabVIEW设计出相应的I/Q信号读取及发射单元;最后,经任意波形信号发生器生成射频信号.试验表明,利用计算机软件仿真出的辐射源信号与实际生成的射频信号相一致,该方法为实现快速仿真生成任意辐射源信号及其可视化研究提供了技术支持,独立的读取单元减少了系统内存的占用,具有一定的工程实践意义.     

基于多层PCB的基板射频信号传输性能研究

随着射频产品的小型化,特别是射频SIP(systems in package)产品的逐渐应用,基于多层PCB的基板射频组件等射频集成产品的应用越来越多,基板内射频信号传输性能的研究也越来越重要。通过对基于多层PCB的基板射频传输性能进行仿真测试,验证了DC-40GHz范围内射频基板传输性能,针对射频传输中极为关注的传输损耗问题,通过改进介质厚度或者铜箔材料实现基板射频传输损耗的优化,单位长度传输线射频传输损耗减小20%以上。同时针对星载等应用环境,通过深层充放电、总剂量试验,表明多层PCB的基板满足星载等航天应用。     

基于PDW的雷达信号环境建模与仿真研究

在雷达电磁环境仿真系统中,需要模拟生成描述雷达信号环境的脉冲描述字(PDW)数据,以引导系统生成干扰信号环境数据。采用PDW对雷达信号环境进行描述,结合雷达信号环境的PDW数学模型,给出了基于PDW的模型框架,并设计了雷达电磁环境仿真流程。最后归纳了生成PDW数据的处理方法,给出了载频、重频和脉宽的模拟生成示例。     

高速PCB的仿真与EMC设计方法探讨（Ⅰ）

以高速系统的信号完整性（SI）仿真、电源完整性（PI）仿真以及EMC分析为基本出发点。着重介绍了基于电路与电磁场仿真分析工具及EMC设计规则解决板级PCB设计中EMC问题的过程、高速PCB的电源分配系统（PDS）的构建以及高速PCB仿真设计中电源完整性分析过程，通过EDA分析工具实现PCB的建模与分布参数提取；通过电磁场分析工具完成网络参数定量分析，从最基本的设计方法入手，提出了高速PCB的信号系统与电源系统设计参数优化方案，指出了信号与电源完整性仿真设计和EMC设计的内在联系，希望本文能给予正在从事产品EMC设计的可靠性工程师、高速系统仿真设计工程师提供解决此类问题的新思路与新方法。     

高速PCB的仿真与EMC设计方法探讨（Ⅱ）

四、高速PCB的信号与电源完整性仿真与EMI控制 PCB板上存在有两个主要辐射源。第一是来自顶层和底层的传输线，假设这些线相对应的参考平面是理想的，那么它们的差模辐射是可以根据导线电流计算得到的。对于顶层和底层的传输线，尤其是时钟，应避免1/4波长的走线；第二个源就是边缘辐射。电磁场从激发区域经过电源地平面间传播到边缘，在那里产生了EMI。平面上存在的任何过孔、不连续阻抗等，都将转变为电源与地噪声和边缘辐射，因此边缘辐射直接和电源/地噪声和电源完整性相关。一块在设计中SI与PI处理得较成功的PCB很自然的具有较低的电源/地噪声和较低的边缘辐射。     

SAR卫星电源系统设计与仿真研究

根据SAR卫星有效载荷的脉冲、大功率工作等典型特点及对电源母线稳定度的较高要求,设计了单母线、不调节电源系统方案,建立了电源系统的仿真模型。针对不同负载情况,分别对SAR卫星处于光照区和地影区时,其脉冲大功率电源系统在恒功率负载、负载突减和负载突加的情况进行了仿真分析。仿真结果表明此电源系统稳定,能够满足SAR卫星有效载荷的供电要求。     

BPSK信号信噪比估计方法的分析与仿真

文章研究了AWGN信道下BPSK信号的信噪比估计问题,在同一系统模型中对最大似然估计、二阶矩四阶矩法、分割符号矩法和最小均方误差法等4种估计算法进行比较,并分析了4种算法的实现复杂度。通过分析和仿真表明在高信噪比时,4种算法均能达到很好的性能,而在低信噪比特别是小于-5dB时估计有较大的偏差。     

电子控制器PCB板电磁兼容性仿真与试验研究

随着航空发动机全权限数字控制系统的发展,电子控制器中PCB板电磁兼容性设计的重要性日益凸显.本文以某控制器PCB板为对象,在10MHz至1GHz频率范围内,对其电磁干扰使用Ansys公司的SIwave进行近场远场仿真研究,并使用容向公司EMSCAN电磁干扰扫描仅进行测试.通过测试与仿真结果的对比,验证了仿真的准确性.本文提出了一种基于仿真预测PCB板电磁干扰的实现途径,对于电子控制器PCB板的电磁兼容性设计具有参考价值.     

基于特征的雷达信号环境仿真

通过分析装备的试验需求,解析雷达信号环境的特征,提出了具有针对性、适应性、可扩展性和层次化的雷达信号环境仿真策略。对实践应用具有较强的参考性。     

分布式小卫星SAR回波信号精确仿真方法研究

针对分布式小卫星SAR回波信号仿真，建立丁回波信号的数学模型，并基于空间坐标变换建立了分布式小卫星SAR回波信号仿真模型。通过计算机仿真，生成了一组Cartwheel构型的主星带伴随星群的分布式小卫星SAR回波信号，并通过成像及干涉处理，得到干涉相位图，验证了模型的有效性。仿真结果证明，本文提出的仿真模型能够精确的模拟分布式小卫星SAR回波信号，并能够灵活地注入各种误差，生成有效的回波仿真数据。     

基于Saber-Simulink的PPT卫星电源控制器联合仿真

本文的目的是通过Saber-Simulink联合仿真来验证作者建立的峰值功率跟踪(PPT)卫星电源控制器的有效性以及这种联合仿真方法的合理性。首先在MATLAB/Simulink中建立卫星电源控制器模型,包括PPT控制器模块,工作模式转换模块以及恒流-恒压(CC-CV)充电控制器模块。结合Simulink和Saber两者的优势,详细介绍了两软件接口定义方法并对基于PPT的卫星电源系统进行联合仿真。仿真结果表明卫星电源控制器工作模式切换正常,Saber-Simulink联合仿真是一种可靠的系统仿真方法,适合用于卫星电源控制器的仿真。     

基于载波相位的完整性监测及其优化方法

根据垂直保护限准则,利用载波相位观测信息,提出一种用于飞机精密进近着陆阶段的GPS接收机自主完整性监测优化方法。该方法不增加外部观测量,将整个飞机精密进近着陆过程分成若干独立观测时段,时段中任意一个历元报警,则整个时段报警;在满足国际民航组织规定的每个时段误警率和漏检率设计指标前提下,时段误警事件是单历元误警事件的和事件,时段漏检事件是单历元漏检事件的积事件。试验结果表明,应用该优化方法,在垂直方向上,漏检概率由时段的1×10~(-9)/15s增加到单历元的1×10~(-0.6)/s,有效地减小了垂直保护限值VPL,增强了GPS卫星导航系统的可用性。     

基于图像识别的机械振动信号特征提取与寿命预测方法研究

滚动轴承作为许多机械设备的关键组件,被广泛应用于机械制造、航空航天等领域,其健康状态直接影响了相应设备的剩余寿命,因此在设备故障预测与健康管理(Prognostics and Health Management, PHM)领域,滚动轴承寿命预测具有很高的研究价值。目前基于数据驱动的轴承寿命预测方法主要利用特征提取并构造健康因子(Health Indicator, HI),然而在这一过程中特征的选择与融合依然依赖于专家先验知识,并且健康因子也很难从复杂的时序数据中进行提取。因此,提出了一种新型的数据驱动寿命预测算法,在特征提取方面,通过连续小波变换(Continuous Wavelet Transform,CWT)将传感器振动信号转换为时频谱图,再通过深度残差网络(Deep residual network, ResNet)结合时空卷积网络(Temporal Convolutional Network, TCN)将时频谱图中的时域频域特征构造成为健康因子,最后完成剩余寿命预测。本研究在PRONOSTIA数据集上与现有的数据驱动算法进行了对比,证明了该算法可以更准确地完成剩余寿命预测。     

基于后向散射系数模型的杂波仿真与信号重构

分析机载PD雷达的地杂波特性,研究杂波仿真技术。针对机载PD雷达地杂波形成的特点,从机载PD雷达的工作过程出发,基于后向散射系数模型,采用距离-多普勒划分法的杂波功率谱闭合计算模型,计算机载PD雷达的地杂波功率谱分布情况,经仿真分析地杂波分布规律受脉冲重复频率、载机速度和天线指向等因素的影响。提出一种时域信号重构方法,解决了如何由基于后向散射系数模型得到的杂波功率谱重构不具备时域统计特性的时域视频杂波信号的问题。     

基于DVB-S2系统APSK信号的分析与干扰仿真

针对DVB-S2系统采用的幅度相位键控(APSK)等高阶调制方式,分析了APSK信号的调制与解调原理,推导了16APSK信号的误比特率(BER)。仿真讨论了基于DVB-S2系统APSK信号在受不同噪声调制干扰和数字调制信号干扰时的误比特率及干扰效果。结果表明:在低干信比(J/s)时数字调制干扰信号干扰效果更好。研究结果可为APSK信号的抗干扰性能研究提供参考。     

天关电源系统仿真与辅助设计软件设计

本文对目前功率电子学研究的一个重要领域－－开关电源变换器，进行计算机仿真与辅助设计的研究。给出开发一体化开关电源领导具与辅助设计软件的策略，以及软件结构框架。软件是在Ｗｉｎｄｏｗｓ环境下作开发，具有良好的图形用户界面，人机交互操作简单、直观。     

电磁兼容程序分析的系统方法

给出了一种电磁兼容(EMC)程序分析的系统方法,并通过建立的数学模型,计算电磁干扰(EMI)余量来评价系统的兼容性。     

基于MDBZP的微弱扩频信号捕获方法研究

扩频接收机中微弱信号捕获是个难点。针对传统捕获算法对微弱扩频信号捕获概率低、分辨率不高的问题,引入常应用于捕获GPS信号的改进的双块零拓展MDBZP算法,并创新性地对其进行改进和参数优化,提出适用于扩频接收机的M~2DBZP(modified MDBZP)算法。根据M~2DBZP算法提供的数据分块组合和补零原则,仅需要较小的计算量就可以完成长时间相干积分和未知数据跳变处理。仿真结果表明,当数据码率为5 kb/s时,M~2DBZP算法能精确地捕获信噪比低至-40 dB的微弱扩频信号,且具有较高的分辨率,伪码相位精确到采样点。还验证了M~2DBZP算法针对不同码率的普遍适应性。与传统单频域并行捕获算法相比,在捕获分辨率相同的情况下,M~2DBZP算法的计算量减少了约86%。     

基于混合仿真对高速电路电源网络的优化设计

随着遥感相机工作频率的提高,成像电子学系统中的电源噪声成为影响图像质量的一个重要的因素,过大的电源噪声会干扰所传输视频信号,并影响到成像的清晰度和系统噪声。传统设计方法仅通过目标阻抗来判断电源阻抗是否满足要求,缺少对电源噪声的准确分析,且该方法将电源/地网络(P/G网络)中的电流设定为负载最大电流,容易造成电源过设计的情况。为此,文章提出一种新型的电源设计方法,该法将信号分析和电源设计结合一体进行,通过建立混合仿真模型对电源噪声进行分析计算,该混合模型包含了信号的传输通道模型、P/G网络模型、器件封装模型,并将器件驱动端口翻转引起的电流变化以及信号产生的回流引入仿真模型中。通过仿真计算不仅可以得到电源的瞬态噪声,还能够根据计算结果进行降噪设计,有效的控制了P/G网络上噪声的变化,采用本方法可以有效控制去耦电容的添加数量,保证了电源完整性设计的有效性和可行性。